Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность)

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Проверку статической прочности выполняют в целях предупреждения

пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок.

Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние

разновидности цикла напряжений, статических и усталостных

характеристик материалов, размеров, формы и состояния поверхности.

Силы в зацеплении:

Окружные: Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru
Радиальные: Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru
Осевые: Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

KП- коэффициент перегрузки при расчёте на статическую прочность,

КП=2.2.

Вал изготовлен из стали марки 40x со следующими характеристиками

статической прочности и сопротивления усталости:

σВ=900МПа - временное сопротивление,

σТ=750МПа - предел текучести,

σ-1=410МПа - предел выносливости при изгибе,

τТ=450МПа - предел текучести при кручении,

τ-1=240МПа - предел выносливости при кручении,

ψТ=0.10

1) Определение внутренних силовых факторов:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Определим силовые факторы для опасных сечений:

Сечение 1-1

Изгибающие моменты:

М1вп=1580.9(0.133+0.041)+1012.4*0.029-1888*0.133=53.3Нхм

М1вл=810*0.0315=25.5Нхм

М1г=134.2*0.0315=4.23Нхм

Суммарный изгибающий момент:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Крутящий момент:

М1к=136.11Нм

Геометрические характеристики сечения

W1=π*d3/32=3.14*(42)3/32=7270мм3

W1к=π*d3/16=3.14*(42)3/16=14540мм3

А1= π*d2/4=3.14*(42)2/4=1385мм2

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием) Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru и напряжением

кручения Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru :

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Частные коэф. запаса прочности по нормальным и касательным

напряжениям:

SТσ1Т/ σ1=750/16.6=45.2

SТτ1Т/ τ1=450/20.6=21.8

Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Сечение 2-2

Изгибающие моменты:

М2вп=1580.9*0.041=64.8Нхм

М2вл=810(0.133+0.0315)+269.8*0.104-503.2*0.133 =94.4Нхм

М2г=3865.8*0.041=158.5Нхм

Суммарный изгибающий момент:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Крутящий момент:

М= 136.11 Нхм

Геометрические характеристики сечения:

Сечение 2– шестерня, выполненная заодно с валом. Сечение круглое, сплошное. Для m=2.5, z=21 находим:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru -момент сопротивления при изгибе;

J – момент инерции при расчетах на жесткость;

Wk=2W - момент сопротивления при кручении;

J=π(δi d4-d04)/64 ,

где δi функция от коэффициента смещения х и числа зубьев z [δi=f(x,z)];

d-диаметр делительной окружности;

d0- диаметр центрального отверстия;

δi=0.96; d0=0 мм; d=53.529 мм; dа=58.529 мм

J=π(0.96 Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru 53.5294-0)/64=342129.98 мм4

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Wk=2 Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru 11691=23382 мм3

А=π(δsd2-d02)/4 -площадь сечения при расчете растяжение (сжатие);
А= π(0.96 Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru 53.5292-0)/4= 687.7 мм2;

Напряжение изгиба с растяжением (сжатием) Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru и напряжением

кручения Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru :

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Частные коэф. запаса прочности по нормальным и касательным

напряжениям:

SТσ2Т/ σ2=750/35.5=21.13

SТτ2Т/ τ2=450/12.8=35.16

Общий коэф. запаса прочности по пределу текучести:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Статическая прочность промежуточного вала обеспечена: во всех опасных сечениях Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru .

Расчёт вала на сопротивление усталости:

Сечение1-1

Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла.

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Зубчатое колесо установлено на валу с натягом. Поэтому концентратор

напряжений в сечении - посадка с натягом. Из табл. 10.13 имеем:

Кσ/ Кdσ=4.34

Кτ/ Кdτ=2.62

Посадочную поверхность вала под зубчатое колесо шлифуют(Ra=0.8мкм).

Из табл. 10.8:

КFσ =0.91

КFτ =0.95

Поверхность вала - без упрочнения: КV=1, (см. табл. 10.9)

Коэф. снижения предела выносливости:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

σ-1D= σ-1/K σD=410/4.44=92.3МПа

τ-1D= τ -1/K τ D=230/2.67=86.1МПа

Коэф. влияния асимметрии цикла:

ψ τDτ/ K τ D=0.037

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Sσ1= σ-1D/ σa1=92.3/7.4=12.5

Sτ1= τ-1D/ (τa1+ ψ τD* τm1)=86.1/(4.7+0.037*4.7)=17.7

Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

вал в сечении 1 прочен.

Сечение2-2

Определим амплитуды напряжений и среднее напряжение цикла.

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Из табл. 10.10 и 10.7 имеем:

Кσ=2.45

Кdσ=0.81

Кτ=2.25

Кdτ=0.7

Кσ/ Кdσ=3.02

Кτ/ Кdτ=3.21

Из табл. 10.8:

КFσ =0.91

КFτ =0.95

Поверхность вала - без упрочнения: КV=1, (см. табл. 10.9)

Коэф. снижения предела выносливости:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Пределы выносливости вала в рассматриваемом сечении:

σ-1D= σ-1/K σD=410/3.1=132.3МПа

τ-1D= τ -1/K τ D=230/3.3=69.7МПа

Коэф. влияния асимметрии цикла:

ψ τDτ/ K τ D=0.0303

Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:

Sσ2= σ-1D/ σa2=132.2/14.6=9.05

Sτ2= τ-1D/ (τa2+ ψ τD* τm2)=69.7/(2.9+0.0303*2.9)=23.3

Коэффициент запаса прочности в рассматриваемом сечении:

Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru

Сопротивление усталости промежуточного вала обеспечено: во всех опасных сечениях Промежуточный вал (расчёт на статическую прочность) - student2.ru .

Наши рекомендации